Kako odabrati otpornik za ograničavanje struje za LED

Moderni LED izvori svjetlosti pogodni su za dugotrajan rad u teškim uvjetima. Međutim, za strujnu zaštitu koristi se ograničavajući električni otpor. Točan izračun otpora za LED pomoći će bez pogrešaka odabrati funkcionalne komponente kruga.

Primjena otpornika za ograničavanje struje za LED

LED se koriste za dekorativni ukras, kako bi se osigurala dobra vidljivost u zamračenom hodniku i riješili drugi praktični problemi. Mnogo su štedljivije od klasičnih žarulja sa žarnom niti. Visoka čvrstoća sprječava onečišćenje okoliša štetnim kemijskim spojevima, što je moguće nakon oštećenja žarulje izvora svjetlosti u plinskom pražnjenju.

Uzimajući u obzir jednostranu vodljivost poluvodičkog spoja, jasna je potreba za spajanjem LED-a na akumulator, još jedan izvor istosmjerne struje. Ispravlja se napon standardne mreže kućanstva, smanjuje se na nominalnu razinu. Otpor se koristi za ograničavanje struje.

Značajke rada i proračuna

Unatoč značajnim prednostima, pažljivi korisnici preporučuju obratiti pažnju na značajne nedostatke LED uređaja:

• poluvodičke tehnologije određuju nelinearne karakteristike struja-napon (VAC);
• porast napona iznad određenog praga popraćen je degradacijom p-n spoja;
• na određenoj razini (s izravnom ili obrnutom vezom), nagli porast jakosti struje oštećuje proizvod.

Od posebne je važnosti mali unutarnji otpor u radnom načinu rada. Relativno mala promjena osnovnih parametara napajanja može oštetiti poluvodički spoj. Iz tog razloga u krug se dodaje otpornik koji ograničava struju.

Dodatni pasivni element povećava potrošnju energije. Iz tog se razloga preporučuje korištenje takvih rješenja u kombinaciji s LED diodama male snage ili za izradu uređaja s malim radnim ciklusima.

Matematički proračun

U najjednostavnijem krugu otpor za ograničavanje struje (R) i LED dioda spojeni su u seriju na izvor konstantne struje (I) s određenim naponom (Ui) na izlaznim stezaljkama. Električni otpor možete izračunati pomoću dobro poznate formule Ohmovog zakona (I = U / R).

Također je koristan i Kirchhoffov drugi postulat. U ovom primjeru definira sljedeću jednakost: Ui = Ur + Ucgdje Ur (Uc) - napon na otporniku (LED). Jednostavnom transformacijom ovih izraza možete dobiti osnovne ovisnosti:

• Ui = I * R + I * Rc;
• R = (Ui - Uc) / I.

Ovdje Rc označava diferencijalni otpor poluvodičkog uređaja koji se mijenja nelinearno ovisno o naponu i struji. Na obrnutom dijelu strujno-naponske karakteristike može se razlikovati područje blokiranja. Značajan porast Rc u ovom području sprečava kretanje elektrona (Iobr = 0). Međutim, s naknadnim porastom napona na određenoj razini (Urev-m), dolazi do sloma p-n spoja.

Budući da upravljački program daje istosmjernu struju, morate pažljivo proučiti odgovarajuću "izravnu" vezu. Značajke I - V karakteristike:

• na prvom dijelu do Un otpor se glatko smanjuje i struja se u skladu s tim povećava;
• iz Un prije Hm - radno područje (zračenje u svjetlosnom dometu);
• nadalje - naglo smanjenje otpora izaziva eksponencijalni porast jakosti struje s naknadnim neuspjehom proizvoda.

LED se izračunavaju na temelju radnog napona. Uc... Proizvođači navode ovaj parametar u popratnoj dokumentaciji. Da biste izračunali električni otpor prikladnog otpornika za ograničavanje struje, upotrijebite formulu: R = (Ui - Uc) / I.

Grafički proračun

Ako uzmete CVC, možete primijeniti grafičku tehniku. Izvorni grafički i digitalni podaci preuzeti su iz putovnice ili na službenim web stranicama proizvođača. Algoritam radnji (primjer):

• prema početnim podacima, nazivna struja LED (In) je 25 mA;
• isprekidana crta povučena je od odgovarajuće točke (1) na okomitoj osi ordinata do presjeka s I - V karakterističnom krivuljom (2);
• zabilježite napon napajanja (Ui = 5,5 V) na osi apscise (3);
• povući crtu kroz točke (2) i (3);
• presjek s osi y pokazat će najveću dopuštenu struju (Im = 60 mA).

Nadalje, prema klasičnoj formuli, nije teško izračunati koji je otpor potreban za LED u ovom slučaju: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... U serijskom retku morate odabrati najbliži naziv s malom marginom - 100 Ohm. Ovo rješenje malo će smanjiti učinkovitost. Ali u nježnom načinu rada, funkcionalne će se komponente manje zagrijavati. U skladu s tim smanjit će se i opterećenje na poluvodičkom spoju. Očekujte da ćete produžiti vijek trajanja izvora svjetlosti.

Da biste odabrali ispravan otpornik, morate znati snagu (P). Standardne vrijednosti (W): 0,125; 0,25; 0,5; jedan; 2; 5. Izračuni se mogu izvršiti za bilo koji poznati parametar pomoću formula: P = Im2 * R = Ur2 / R... Uzmemo li početne podatke primjera koji se razmatra: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Uzimajući u obzir tipičan raspon modela, potrebno je odabrati otpor od 100 Ohma snage rasipanja od 0,5 W.

Dopuštena odstupanja za točnost električnog otpora otpornika su od 0,001 do 30% nazivnog. U označavanju prema međunarodnim standardima odgovarajuće klase označene su latiničnim slovima (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Spajanje LED diode kroz otpornik

Uzimajući u obzir predstavljene podatke, može se izvući nekoliko važnih međuzaključaka:

• otporni zaštitni krugovi koriste se pri maloj snazi;
• ne izvršavaju stabilizacijske funkcije;
• pasivni element nije sposoban prigušiti impulsne skokove napona.

Prihvatljivi pokazatelji uspješnosti mogu se dobiti stvaranjem:

• senzori;
• pokazatelji;
• signalni uređaji.

Za malo lokalno osvjetljenje akvarija ovo je rješenje prikladno. Međutim, dulja potrošnja velikih količina energije vjerojatno neće biti prihvatljiva. Nedostatak stabilizacije očituje se primjetnom promjenom svjetline s porastom / smanjenjem napona.

Stručnjaci preporučuju upotrebu napajanja s pouzdanom stabilizacijom struje s ukupnom potrošnjom većom od 1,5-2 W. Ovi uređaji (prigušivači) koriste se za povezivanje skupina rasvjetnih uređaja i poluvodičkih uređaja velike snage.

Proračun otpornika za LED

Potrebne izračune možete izvršiti na mreži pomoću specijaliziranog kalkulatora. Potpuna upotreba takvih programa nudi se besplatno.

Međutim, pristup Internetu nije uvijek dostupan.Nakon proučavanja prilično jednostavne tehnike, svatko može brzo odabrati otpor za LED bez traženja odgovarajućeg softvera.

Za vizualnu demonstraciju algoritma trebate razmotriti povezivanje zaštitnog otpora s krugom napajanja (5 V) određene LED (Epistar 1W HP).

Tehničke specifikacije:

• snaga rasipanja, W - 1;
• struja, mA - 350;
• prednji napon (tipičan / maks.), V - 2,35 / 2,6.

Za ograničavanje LED struje, uzimajući u obzir preporuke proizvođača, prikladan je otpor s električnim otporom R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Prema standardu E24, najbliže vrijednosti su 7,5 i 8,2 ohma. Ako se služite standardnim pravilima, morat ćete odabrati veću vrijednost koja se od izračunate razlikuje za gotovo 8,5%. Dodatnu granicu pogreške stvorit će tolerancija od 5% za jeftine proizvode masovne proizvodnje. S takvim odstupanjem teško je dobiti prihvatljive karakteristike kruga u smislu zaštitnih funkcija i potrošnje energije.

Prvi način rješavanja problema je odabir nekoliko nižih otpornika. Zatim se koristi serijska, paralelna ili kombinirana opcija spajanja za dobivanje potrebnog ekvivalentnog otpora presjeka kruga. Druga metoda je dodavanje trimera.

Proračun rasipanja snage

U bilo kojoj od opcija, pri odabiru električnog otpora kruga, treba postaviti malo nižu struju kako bi se produžio vijek trajanja LED-a. Da bi se spriječilo oštećenje topline, proizvod se koristi u preporučenom temperaturnom rasponu. Za Epistar 1W HP - od -40 ° C do + 80 ° C. Ako je potrebno, upotrijebite instalaciju na specijaliziranom radijatoru "zvijezda". Ovaj dodatak povećava efektivno područje odvođenja topline.

Za točan odabir procjenjuje se rasipanje snage otpornika: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva za ovaj parametar iznosi najmanje 20-25%. Snaga od 1 W nije dovoljna, pa se odabire sljedeća snaga u standardnom redu - 2W.

Učinkovitost sklopljenog kruga provjerava se omjerom Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Konačni rezultat pokazuje da se u ovom slučaju troši više od polovice električne energije. Zapravo je pokazatelj još gori jer LED ne troši svu snagu potrošnje za zračenje u vidljivom dijelu spektra. Značajan dio čine elektromagnetski valovi u IR području.

Paralelna veza

U bilo kojoj točki serijskog kruga, struja je ista. To pojednostavljuje izračun i sprečava hitne slučajeve. Kad jedan element zakaže, sve se LED lampice isključuju. Stoga su isključena oštećenja uslijed povećanja napona. Navedeni razlozi objašnjavaju popularnost ove metode u stvaranju trakastih svjetiljki i drugih dizajna.

Korištenje paralelne veze pruža određene prednosti. U ovoj verziji proizvod zadržava djelomičnu funkcionalnost ako je jedan krug oštećen. Ovo rješenje osigurava jednaki napon na mjestima spajanja na izvor napajanja svake grane.

Paralelna veza pogodna je za organiziranje neovisnih upravljačkih shema. Načela novogodišnjih vijenaca temelje se na ovoj tehnologiji. Odvojene grane povezane su na izvor napajanja prema algoritmu navedenom u programu.

Ne možete koristiti jedan otpornik za nekoliko paralelnih dioda. Pažljiv odabir otpora posljedica je potrebe za preciznom regulacijom struje. U nekim situacijama pogreške od 0,1-0,5 A uzrokuju kvarove, radikalno smanjenje resursa.

Stvarne tehničke karakteristike LED dioda značajno se razlikuju čak iu istoj pošiljci. Iz tog razloga svaki je krug zaštićen zasebnim otpornikom.

Značajke jeftinog ICE

Niska cijena nije dokaz loše kvalitete. Povećanjem proizvodnje i poboljšanjem tehnoloških procesa smanjuju se troškovi.Međutim, u odgovarajućem segmentu tržišta postoje proizvodi proizvođača koji zapravo ne odgovaraju deklariranim karakteristikama.

Da biste utvrdili moguće probleme, obratite pažnju na sljedeće parametre:

• u jeftinim modelima glavni dijelovi konstrukcije izrađeni su od aluminija;
• bakarni kolegi su teži, učinkovitije uklanjaju toplinu i otporni su na mehanička naprezanja;
• u kvalitetnom proizvodu veličina kristala odgovara standardu (0,762 x 0,762 mm ili drugo);
• nedostaci se neizravno dokazuju izobličenjem proporcija radnog područja (pravokutnik umjesto kvadrata);
• kako bi povećali pouzdanost, odgovorni proizvođači povećavaju broj vodiča, koristeći niti izrađene od plemenitih metala.

Kvalitetne LED diode stvaraju svjetlosni tok od 150-220 lumena po 1 W potrošnje. Krivotvorine - ne više od 50-70 lumena. U slučaju dvojbe, zaštitne komponente treba odabrati s posebnom pažnjom.